Ученые МГУ улучшили свойства керамических материалов для регенеративной хирургии

Сотрудники химического факультета и факультета наук о материалах МГУ исследовали новые керамические материалы на основе двойных фосфатов магния-натрия. Благодаря высокой скорости биорезорбции, близким к физиологическим значениям рН и плотности более 80%, полученные материалы могут быть успешно использованы для лечения костной ткани. Работа поддержана грантом РНФ и опубликована в журнале Ceramics International.

Имплантаты на основе керамических материалов активно применяют для лечения дефектов костной ткани. Основа традиционных керамических имплантатов – фосфаты кальция, из которых преимущественно состоит костная ткань. Они очень медленно растворяются в среде организма. Это позволяет быстро и успешно закрыть рану, но мешает дальнейшей регенерации кости, поскольку остатки материала долго сохраняются внутри новообразованной костной ткани.

«Для улучшения свойств имплантатов могут быть использованы биоматериалы на основе других металлов, – объяснил первый автор работы, аспирант факультета наук о материалах МГУ Илья Преображенский. – Перспективным может быть использование, например, фосфатов магния. Сейчас эта тема мало изучена, магний в основном исследуют в качестве компонента металлических имплантатов и цементов, а не в составе биокерамики».

Интерес к использованию фосфатов магния связан с важнейшими биологическими функциями этого металла. Магний очень похож на кальций, поэтому может стать его естественной заменой в минералах костной ткани. Присутствие ионов магния в минералах и жидкостях организма может стимулировать процессы образования и кристаллизации костной ткани. К тому же, фосфаты магния в биологической среде растворяются быстрее фосфатов кальция, что обеспечит дальнейшее их замещение натуральной костной тканью.

«Мы первыми исследовали процессы спекания данных керамических материалов, изменения фазового состава и микроструктуры, – рассказал Илья Преображенский. – Также провели биологические испытания на клетках: исследовали кинетику разрушения материала. Однако, для дальнейшего применения необходимо оценить поведение материала в среде организма, то есть провести эксперименты с использованием лабораторных животных».

В будущем авторы исследуют возможность получения материалов в двойной системе фосфатов магния и магния-натрия для регулирования степени растворения керамики. Также запланировано получение композиционных материалов на основе гидрогелей, наполненных фосфатами магния, и создание имплантата со сложной архитектурой с использованием 3D-печати.